发电机主开关本节主要内容课件

§1-6.发电机主开关

本节主要内容

一、发电机主开关的基本功能和结构

二、发电机主开关的动作原理

三、自动空气断路器常见故障的分析与检修

概述：—万能空气断路器作为发电机主开关断路器正常时是用来通断大电流电路的配电(开关)电器，故障时则用来自动切除故障电路的保护电器。∴既是开关电器，又是保护电器。自动空气断路器，冠于“空气”，是因为触头断开时触头间的绝缘介质为空气。冠于“自动”，是因为断路器可自动切除故障电路。船用空气断路器有框架式和装置式两种，框架式又称为万能式，主要用作发电机的主开关；装置式又称为塑料外壳式，主要用作配电板上控制负载供电的开关。一、发电机主开关的基本功能和结构断路器工作原理

概述：——

开关电器开关电器有：按钮、拨动开关、继电器、接触器、断路器等

继电器、接触器一般由电量或非电量控制的，可频繁动作的开关

断路器可手动、自动控制，也可能是保护动作，一般容量较大，用于不频繁动作带有保护功能的开关

一、发电机主开关的基本功能和结构断路器工作原理

概述：——

开关电器断路器可分为：装置式（也称塑壳式）自动空气断路器，既是开关又是保护电器，但操作方式单一，保护功能简单（短路、欠压或两者兼有）框架式（也称万能式）自动空气断路器，既是开关又是保护电器，操作方式为手柄手动、按钮遥控、自动、保护等多种方式，作为保护，具有特大短路瞬时、短路短延时、过载、失欠压等完善功能---万能索引一、发电机主开关的基本功能和结构

结构与基本功能：

框架式自动空气断路器一般由：触头系统、灭弧装置、过流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器、自由脱扣机构、电动和手动操作机构等组成。

自由脱扣机构处于锁扣状态时，触头系统的状态由操作机构控制。正常运行时，自由脱扣机构锁扣，操作机构使触头系统处于动作状态。不正常运行时，各种脱扣器使自由脱扣机构处于脱扣状态，触头系统则自动转换到到复位状态。

一、发电机主开关的基本功能和结构

㈠.触头系统：

框架式自动空气断路器触头系统可分为主触头系统和辅助触头，一般辅助触头有5～6组，既有常开触头也有常闭触头，可用于改变指示灯和其他控制电路的状态。

主触头系统为一般为三组常开触头组成，用来通断三相交流主电路。每组常开触头都分别由三对触头：主触头、副触头和弧触头组成。

主触头的这种结构，是为了在故障状态下断开故障大电流，减小故障大电流产生电弧对主触头的灼伤以及合闸时机械冲击造成的损坏。

一、发电机主开关的基本功能和结构

㈠.触头系统：——主触头通断顺序接通顺序：弧触头→副触头→主触头断开顺序：主触头→副触头→弧触头

一、发电机主开关的基本功能和结构一．电弧现象电弧的产生不可避免，它是介质被击穿的放电现象。主要特征：①电弧是一种能量集中、温度很高、亮度很强的放电现象；②电弧由阴极区、弧柱区及阳极区组成；③电弧是一种自持放电现象；④电弧是一束游离气体，在外力作用下会迅速移动、伸长或弯曲。电弧二．电弧的产生与维持电弧的产生主要是触头间产生大量自由电子的结果。自由电子的产生：1.强电场发射阴极表面的电子在强电场力作用下被拉出金属表面而成为自由电子。2.热电子发射阴极表面的电子在受热效应作用后溢出金属表面而成为自由电子。3.碰撞游离的产生自由电子向阳极运动过程中撞击中性质点游离为新的自由电子和正离子，这种游离过程称为碰撞游离。碰撞游离的产生必然导致电弧的产生。采用介质灭弧常用介质：变压器油、压缩空气、SF6气体、真空2.利用气体或油吹弧吹弧方式：纵吹：吹动方向与电弧弧柱轴线平行，使电弧冷却、变细。横吹：吹动方向与电弧弧柱轴线垂直，使电弧拉长、表面积增大。3.采用特殊金属材料作灭弧触头灭弧原理

灭弧方法：灭弧方法：电动力灭弧灭弧罩灭弧（用在交流）磁吹灭弧（用在直流）

一、发电机主开关的基本功能和结构电动力灭弧（类似多断口灭弧）灭弧方法

灭弧方法：磁吹灭弧（用在直流）

一、发电机主开关的基本功能和结构

灭弧方法：电弧就是两通电极点的热电流，所以：要灭弧就是冷却或提高维持电压。拉长，或让电弧进入灭弧栅片---冷却

把电弧拉长，或切成几段就是提高维持电压。

一、发电机主开关的基本功能和结构

㈡.灭弧装置：交流自动空气断路器大多采用灭弧栅灭弧，灭弧装置(灭弧罩)由许多长短不同铁质栅片和绝缘材料构成。为减小电弧进入栅片的阻力，灭弧栅片做成“人”字形缺口，相邻栅片的缺口互相错开，按一定的间隔距离交叉排列。

灭弧栅片常安装在陶瓷底座上，为确保灭弧效果，灭弧装置应保持清洁干燥。

一、发电机主开关的基本功能和结构

㈢.自由脱扣机构：

自由脱扣机构是触头系统和操作传动装置之间的联系机构。其作用主要是使触头保持闭合或迅速断开，具体功能有三个：①.将操作传递给触头系统；②.合闸后维持触头系统处于动作位置；③.保护动作时能自由脱扣，使触头复位。

一、发电机主开关的基本功能和结构脱扣器工作原理

㈣.操作机构：

操作机构用于控制自由脱扣机构动作，实现触头。闭合或断开主开关的合闸与分闸操作可有手动和自动两种操作方法，且都是通过操作机构控制自由脱扣机构动作，实现触头闭合或断开。

自动空气断路器操作机构常见有手柄式、连杆式、电磁式、电动式等。所有形式合闸前都应先将储能弹簧储能，使自由脱扣机构处于再扣位置，然后利用储能弹簧释放能量实现合闸。

合闸、分闸都可在现场操动操作装置完成，也可由电气遥控操作完成。

发电机主开关的基本功能和结构

船舶发电机主开关：

常见的船舶发电机主开关主要有：DW-94、DW-95、DW-98和AH(DW-914)等型式的自动空气断路器。

D表示自动空气断路器，W为万能式(即框架式)，9为船用系列，后面数字为系列号。AH为引进日本寺崎技术制造，国产型号为DW-914型。

船用自动空气断路器是在岸上使用的自动空气断路器基础上开发研制的产品，它们基本结构形式相似，主要是针对船舶恶劣环境增加防护措施。对应的陆用产品有：DW-05、DW-15等。索引二、发电机主开关的动作原理

二、发电机主开关的动作原理

㈠.常见主开关的手动操作：——DW94型

DW-94型船用自动空气断路器的手动合闸为转动操作的型式，合闸时先将手柄摇38圈左右，通过涡轮、蜗杆传动将储能弹簧拉卡储能，自由脱扣机构“再扣”然后再摇2-4圈，使储能弹簧释放，以实现合闸。

摇动手柄使储能弹簧到位后，由内部传动机构带动的类似行程开关的触头将改变状态，实际可利用该触头与外部指示灯连接。指示灯亮，表示自由脱扣机构处于“再扣”位置，然后即可观察仪表，在合适时刻，再摇2-4圈，手动合闸。

㈠.常见主开关的手动操作：——DW95/98型

DW-95型和DW-98型船用自动空气断路器的手动合闸也是转动操作的型式，合闸时需先将手柄逆时针转110°(DW-95)或90°(DW-98)，然后再顺时针转动一定角度，使储能弹簧储能，自由脱扣机构“再扣”。处于“再扣”位置，也有指示灯指示，再继续顺时针转动一定角度即实现合闸。

DW-95/98型克服了DW-94合闸时需要再摇2-4圈、合闸时刻不准的不足，能够比较准确地把握合闸时刻，提高手动合闸并车的成功率。

二、发电机主开关的动作原理

㈠.常见主开关的手动操作：——

AH(DW914)

AH型(DW-914型)船用自动空气断路器的手动合闸的型式属于上下扳动操作的型式。

合闸时首先将手柄向下扳动，使储能弹簧储能，自由脱扣机构处于“再扣”位置，然后再将手柄用力推向上方，即可实现合闸。

AH型自由脱扣机构的“再扣”位置和“锁扣”位置，其手柄都有确切的位置对应，比DW95/98更容易准确控制合闸时刻，但合闸所需要的推力相对较大。

★分闸操作：一般只需按下“分闸”按钮即可。

二、发电机主开关的动作原理

㈡.常见主开关的自动操作：——

DW94型

发电机建压后，红色指示灯HL3亮，失压脱扣线圈获电，电动机M通电转动，使弹簧储能，直至凸轮将储能开关中常开触点闭合，黄色指示灯亮，表明储能弹簧已储能，自由脱扣机构己处于“再扣”位置。

合闸时，按一下合闸按钮SB1，M再次转动，使储能弹簧释放，主开关合闸。

二、发电机主开关的动作原理

㈡.常见主开关的自动操作：——

DW98型

DW-95、DW-98型电动合闸采用电磁操作，发电机建压后，电容C充电。按下SB，C对继电器KA放电，KA动作，接通合闸电磁铁YB线圈，储能弹簧拉长储能，“再扣”。电容两端电压下降，KA复位，YB断电，储能弹簧释放，合闸。

合闸后再按SB，不再动作。

二、发电机主开关的动作原理

㈡.常见主开关的自动操作：——

AH型

AH型采用电磁铁直推式合闸，发电机建压后，接通电源控制开关，继电器KA1线圈通电，通过KA2使合闸电磁铁线圈YB得电，DW合闸。合闸后，通过KA3使KA1、KA2和YB都复位。

★读图要点：未合闸时，则YB可得电，已合或合上，则YB不能得电。

二、发电机主开关的动作原理

㈢.主开关的保护元件：主开关的保护是通过各种脱扣器实现的，主要有：电流脱扣器、失压脱扣器及分励脱扣器，通过它们对自由脱扣机构的作用可实现对主电路短路、过载、失压、欠压等保护及遥控分励操作。

二、发电机主开关的动作原理

维护保养：主开关定期维护保养项目主要有：断电后清洁除去灰尘，检查触头表面-若有轻微损伤、毛刺可以进行打磨修复，不然更换触头，检查触头的超行程。检查弹簧弹性及变形情况，对活络机构的铰链进行润滑，检查搭钩钩头是否磨损，短路环是否断裂，以及动作保护设定值是否正确等。三、自动空气断路器常见故障的分析与检修

常见故障：断路器的故障主要有有机械、电气或者说分为自身和外部控制两个方面。对故障现象、可能原因和处理方法做了介绍。这部分内容关键要在实践中学习积累，因此，要求熟悉内容—评估有要求。应该说明的是，发电机主开关属重要设备，在船上应用时需有关部门颁发有效证书。平时应注意证书的有效时间，时间到应及时送检。三、自动空气断路器常见故障的分析与检修[第四节要点]：框架式断路器的组成、功能，各主要部件的作用原理，保护的种类与实现。内容索引第五节返回第六章

点击下面链接选择具体内容：一、船舶电网的短路与过载保护二、电网的绝缘监视三、岸电接用的注意事项四、逆功率继电器的作用和接线方式低压隔离开关又称低压刀开关,简称刀闸,是低压开关中结构最简单、应用较普遍的一种电器。低压刀开关主要类型有普通刀开关和熔断器式刀开关。低压隔离开关1)普通刀开关

普通刀开关不能带负荷操作,在电路中起隔离电压的作用,有明显的绝缘断开点,以保证检修、操作人员的安全。有灭弧罩或者在动触头上装有辅助速断触头(起灭弧作用)的刀开关,可以切断小负荷电流,以控制小容量的用电设备或线路，但其不能关合短路电流。

普通刀开关按极数分为单极、双极和三极;按灭弧装置分为带灭弧罩和不带灭弧罩;按刀开关转换方向分为单投和双投;按操作方式分为直接手柄操作、杠杆操作和电动操作;按接线方式分为板前接线和板后接线。

普通刀开关主要作为各种设备及供电线路的电源隔离、转换以及接通、分断电路之用,广泛应用于低压供电线路、额定电流为1500A以下的配电装置中。

额定电流为400A及以下的刀开关采用单刀片;额定电流为600A及以上的刀开关采用双刀片形式,刀片分布在插座两边。对于100A以上的刀开关均在触头两侧加装片状弹簧,使触头压力达到要求。

带有杠杆操作机构、用于切断额定电流的刀开关均采用灭弧罩,以保证分断电路时安全可靠(也称低压负荷开关)。1)普通刀开关普通刀开关主要由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。刀开关底板通常采用玻璃纤维模压板或胶木板。采用灭弧罩的刀熔开关既可带负荷操作,又能进行短路保护适用于额定电压为交流500V以下、额定电流为100-600A的配电网络中不频繁地接通和切断电路熔断器式刀开关熔断器式刀开关(简称刀熔开关)由刀开关和熔断器组合而成,具有一定的接通分断能力和短路分断能力避雷器避雷器是用来防止雷电产生的过电压危害的。其作用是限制作用于设备上的过电压,以保护设备。当过电压超过一定值时,避雷器先放电,从而限制了被保护设备的过电压避雷器的类型有保护间隙、阀型避雷器、氧化锌避雷器等,氧化锌避雷器是最先进的过电压保护设备。

避雷器应与被保护设备并联安装在被保护设备附近。将避雷器装设在被保护物的引入端，其上端接在线路上,下端接地,正常时避雷器的间隙保持绝缘状态,不影响系统运行。当雷击的高压冲击波袭来时,避雷器因间隙击穿而接地,从而使高压冲击波泄放入地。雷电流通过后,避雷器间隙又恢复绝缘状态,以使系统正常运行。避雷器阀式避雷器在正常的工频电压作用下火花间隙不被击穿，但在雷电波、过电压下，避雷器的火花间隙被击穿，非线性电阻的阻值随电压突然变大，阻值变小，过电流通过电阻流入大地，电阻阀片对随雷电流而来的工频电压呈现很大的电阻，从而工频电流被火花间隙阻断，线路恢复正常运行，雷电过电压时,阀型避雷器的火花间隙被击穿放电。因主间隙暴露在空气中,容易被外物短接,一般在其接地引线中串联一个辅助间隙。这样,即使主间隙被外物短接,也不致造成接地或短路。保护间隙避雷器的主间隙和辅助间隙串联接地,保证保护间隙避雷器对地是绝缘的。与传统的避雷器相比，无间隙金属氧化物避雷器没有火花间隙，且用氧化锌代替阀式避雷器中的碳化硅。在结构上采用压敏电阻制成的阀片叠装而成，该阀片在工频电压下，呈现最大电阻，有效的抑制工频电流，而在过电压的情况下又呈现小电阻，能很好的释放过电流，保护设备。

电网的绝缘监视：

船舶电网通常采用三相绝缘系统，一相接地虽仍可工作，但却是隐患，因此应及时处理。通常采用地气灯（单相）和安装式兆欧表（装置式）。安装式兆欧表可带电检测，绝缘低时还可发出报警信号。二、电网的绝缘监视Rx=∞(理想绝缘时),I=0;当Rx=0(有一相对地短路时),I=R/R+Rg,此时电流为最大;当Rx为某一值时,也就有不同的电流值,从而指示出绝缘电阻Rx的数值。《钢质海船入级规范》规定,用于电力、电热和照明的绝缘配电系统,不论是一次系统还是二次系统,均应设有连续监测绝缘电阻,且能在绝缘电阻异常低时发出听觉或视觉报警信号的绝缘电阻监测报警器。电网对地绝缘电阻的检测,按规范要求,应不得低于1MΩ。

电网过载保护：

船舶电网大都采用枝状结线（辐射型馈线式配电网络），馈线的截面积又都与发电机及用电设备的容量相配合的。而且由于发电机和用电设备通常都设有过载保护，这些过载保护装置同时保护了电网。因此，船舶电网一般不单独设置专门过载保护装置。

★注意：不单独设置并不是不保护，而是由其他设备过载保护装置兼带实现过载保护。

★注意：舵机电动机及其供电线路均不设过载保护，只设短路保护和过载报警装置。一、船舶电网的短路与过载保护索引二、发电机的过载保护

发电机过载保护：

同步发电机的过载是指：①.发电机输出功率超过额定值，②.发电机输出电流超过额定值。

过载的主要原因是：发电机的容量不足，或并联运行的发电机组负载分配不均匀。

《规范》规定：对于无自动分级卸载的过载保护，过载为125％～135％额定值时，延时15～